1．肝脏 虫卵随门静脉血流抵达肝内汇管区门静脉末梢分支内，以肝左叶较为明显。肝脏的病变发生最早，也最严重。
急性期，肉眼观，肝脏轻度肿大，表面及切面见许多粟粒至绿豆大小的灰白或灰黄色结节。镜下见汇管区附近有较多急性虫卵肉芽肿，肝窦扩张充血，Disse间隙扩大并有少量嗜酸性粒细胞和单核细胞浸润。肝细胞水样变性、小灶坏死或受压萎缩。Kupffer细胞增生，胞浆内常见吞噬的血吸虫色素。
慢性期，由于纤维组织增生和收缩，导致血吸虫性肝硬化。
肉眼观，肝脏体积变小，质地变硬，表面不平，散在的浅沟纹将肝脏表面划成大小不等、形状不一、微隆起的分区。严重者可形成粗大隆起结节。切面上见汇管区增宽，门静脉分支周围纤维组织增生呈树枝状分布，故又称为干线型肝硬化（左图）。
镜下，汇管区内可见较多的慢性虫卵肉芽肿，伴有多量纤维组织增生及慢性炎细胞浸润。肝小叶结构完整，没有小叶结构的改建，不形成假小叶，这与结节性肝硬化病变不同。所以，血吸虫性肝硬化并不是真正意义上的肝硬化，而仅仅是肝纤维化。由于虫卵肉芽肿主要位于汇管区，大量增生的纤维组织和虫卵本身可压迫、阻塞肝内门静脉分支，并可伴静脉内膜炎、血栓形成和机化，为窦前性阻塞。由此引起的门静脉高压出现早且严重，在临床上较早出现腹水、巨脾和食管下端静脉曲张等体征。
左图：血吸虫病肝硬化。肝脏体积缩小，质地变硬，沿门静脉主干分支可见大量纤维组织增生。
右图：结肠慢性血吸虫病。结肠粘膜粗糙不平，形成许多指状突起的息肉。
2．肠道 病变主要累及结肠，因成虫多寄生于肠系膜下静脉及痔上静脉，所以直肠、乙状结肠和降结肠的病变尤为明显，也常波及右侧结肠与阑尾。
急性期，肠粘膜充血、水肿，形成褐色稍隆起的斑片状病灶。以后部分粘膜溃破形成形成大小不等的溃疡，大量虫卵由此排入肠腔，因此在大便中可查见虫卵。镜下肠壁各层均有急性虫卵肉芽肿，以粘膜下层为明显。临床表现为腹痛、腹泻和血便等症状。
慢性期，随病变发展，在粘膜及粘膜下层形成慢性虫卵肉芽肿。同时由于虫卵反复沉积，肠粘膜反复发生溃疡、修复，最终纤维化，导致肠壁增厚变硬或息肉状增生（右图），严重者可致肠腔狭窄与梗阻。镜下，可见不同阶段的急性、慢性虫卵肉芽肿及大量纤维结缔组织增生。晚期，因虫卵死亡或钙化，肠粘膜溃疡已愈合，增厚的肠壁难以使虫卵排出，故粪检虫卵可为阴性。一些慢性病例可并发管状或绒毛状腺瘤甚至腺癌，并有数个息肉同时发生癌变者。
3．脾脏 早期脾脏轻度肿大，主要由于成虫代谢产物致脾内单核巨噬细胞增生所致。脾脏内虽可见虫卵沉积，但不形成急性虫卵肉芽肿。后期由于门脉高压引起脾脏慢性淤血和结缔组织增生，脾脏可显著增大，重量增加，甚至重达4 000g以上。脾脏表面青紫色，包膜增厚，质地坚韧。切面暗红色，脾小梁增粗，脾小体萎缩甚或消失，可见由陈旧性出血、纤维化以及钙盐和铁盐沉积于胶原纤维所构成的含铁小结(siderotic nodule)，且常伴有梗死灶。临床上可出现脾功能亢进，表现为红细胞、白细胞和血小板减少等。
异位寄生
日本血吸虫成虫在门脉系统以外的静脉内寄生称异位寄生，而见于门脉系统以外的器官或组织内的血吸虫虫卵肉芽肿则称为异位血吸虫病。寄生于门脉系统的血吸虫产出的虫卵，可穿过肝窦至肝静脉，随体循环到达身体各部，引起异位血吸虫病。人体常见的异位血吸虫病多见于脑及肺。此外，尚有胃、十二指肠、胰、阑尾、皮肤、睾丸鞘膜、阴囊、膀胱、宫颈粘膜等处的异位血吸虫病的报道。血吸虫卵进入脑和脊髓产生异位损害，可导致严重的神经系统并发症；经侧支循环进入肺的虫卵可引起肺动脉炎，甚至肺源性心脏病。